CN101350200A - 具有电流垂直于平面传感器的磁头 - Google Patents

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Abstract

一种具有电流垂直于平面(CPP)传感器的磁头，所述CPP读头传感器包括具有反铁磁(AFM)层、被钉扎磁层和自由磁层的分层传感器叠置体。所述被钉扎磁层由高正磁致伸缩材料构成，并且具有厚度t和高度(H)，从而被钉扎磁层的厚度t和高度H的比率(t/H)制作为处于大约1/10到大约1/500的范围内。对在其上制作被钉扎磁层的层的表面以掠射角执行离子研磨，其中，所述离子束的取向处于被钉扎磁层的预期磁化的方向。

Description

具有电流垂直于平面传感器的磁头
技术领域
本发明总体涉及硬盘驱动器的磁头的读头部分，更具体而言，涉及用于磁头的电流垂直于平面(CPP)读传感器的磁层的磁化的稳定。
背景技术
计算机磁盘驱动器通过将磁读头/写头置于旋转磁数据存储磁盘之上而存储和取出数据。所述头从在盘的表面上界定的同心数据道读出数据或者向其写入数据。在被称为“滑块”的结构内制造所述头，所述滑块在磁盘表面上的薄空气垫上飞行，其中，将面对磁盘的滑块的表面称为气垫面(ABS)。
一些最新的读传感器结构采用电流垂直于平面(CPP)传感器，其可以是用于从旋转的磁数据存储盘读出磁场信号的TMR或GMR传感器。TMR传感器通常包括夹在被钉扎磁层和自由磁层之间的电绝缘非磁隧道势垒层。被钉扎层又通常在反铁磁(AFM)钉扎层上制造，反铁磁钉扎层以相对于气垫面(ABS)90度的角度固定被钉扎层的磁化。自由层的磁化响应于来自写在旋转磁盘上的磁数据位的磁场信号从静止或零偏置点位置自由旋转。通常将硬偏置元件设置在自由磁层的两侧，从而为自由磁层提供必要的磁偏置。通常将传感器层设置在第一和第二磁屏蔽层之间，其中，这些第一和第二屏蔽层还起着用于传导通过器件的传感器电流的第一和第二电引线层的作用。因而将传感器配置为传导垂直于传感器的膜层的平面的传感器电流(CPP)，这与以前开发出的使传感器电流的方向处于平面内(CIP)或者平行于传感器的膜层的传感器相反。在CPP GMR传感器中，采用导电材料层替代隧道势垒层，这是本领域技术人员公知的。近来，这样的CPP构造吸引了更多的注意力，因为显然能够使其比CIP更为灵敏，因而其在数据密度更高的磁道和磁盘中也更为有用。
所制造的改进的硬盘驱动器的数据存储面密度越来越高，其要求硬盘上具有更窄、更为密集的数据道。因此，必须降低读传感器的尺寸，随着传感器的尺寸的降低，将损害例如被钉扎磁层的读传感器磁层的磁化的稳定性。因此，需要这样的制造方法，其能够建立被钉扎磁层的磁化的提高的稳定性，从而使密度更高的磁盘驱动器中采用的更小的读传感器具有提高的性能特性。
发明内容
本发明包括具有CPP读头的磁头，所述CPP读头可以包括TMR或GMR传感器。CPP传感器包括分层传感器叠置体，其包括反铁磁(AFM)层、被钉扎磁层、隧道势垒层(TMR)或导电层(GMR)、自由磁层和帽盖层。可以将偏置元件设置到自由磁层的侧面上或者设置到传感器叠置体内，以提供自由磁层的磁化的偏置方向。本发明结合了三种方法，所述三种方法一起提高了被钉扎磁层的磁化的稳定性。
本发明的实施例的提高被钉扎磁层的磁化的稳定性的方法中的一种在于提高其高度(H)，从而将厚度t和被钉扎磁层的高度H的比率(t/H)制作为处于大约1/10到大约1/500的范围内。与现有技术相比，提高了被钉扎磁层的高度(H)。被钉扎磁层的这一相对于其厚度提高了的高度H提高了被钉扎磁层的形状各向异性，由此得到了被钉扎磁层的磁化的劲度(stiffness)和稳定性。
本发明的实施例的提高被钉扎磁层的磁化的稳定性的一种额外的方法在于以掠射角对其上形成被钉扎磁层的层的表面的执行离子研磨。这一表面可以是其上淀积被钉扎磁层材料的反铁磁层的上表面，或者可以是利用了用于被钉扎磁层的下层的传感器设计中的所述下层的表面。在这一方法中，使离子束的取向处于被钉扎磁层的通常垂直于气垫面的预期磁化方向，并且相对于所述表面的法线的大约45°到大约80°的掠射角是有效的，其中，所述离子束具有大约30eV到200eV的相对较低的能量，优选小于100eV。
本发明的实施例的增强被钉扎磁层的磁化的稳定性的另一种方法在于提高被钉扎磁层的磁致伸缩。这可以通过由具有高正磁致伸缩的材料制作被钉扎磁层而实现，从而使被钉扎磁层抵御其磁化变化。一种合乎需要的材料是CoFe，其中，Fe成分处于40at.％到50at.％的范围内。
本发明的实施例的磁头的优点在于其包括具有对被钉扎磁层的磁化的增强的钉扎的CPP读传感器。
本发明的实施例的磁头的另一优点在于，其包括具有磁化稳定性增强了的被钉扎磁层的CPP读传感器。
本发明的实施例的磁头的另一优点在于其包括的CPP读传感器具有利用形状各向异性来增强对被钉扎磁层的磁化的稳定性的被钉扎磁层。
本发明的实施例的磁头的又一优点在于，其包括CPP读传感器，该CPP读传感器具有被钉扎磁层，利用其上制造被钉扎磁层的表面的以掠射角的离子研磨来增强被钉扎磁层的磁化的稳定性。
本发明的实施例的硬盘驱动器的优点在于，其包括本发明的具有CPP读传感器的磁头，CPP读传感器具有增强了磁化稳定性的被钉扎磁层。
本发明的实施例的硬盘驱动器的另一优点在于，其包括的本发明的具有CPP读传感器的磁头，CPP读传感器具有被钉扎磁层的磁化的增强的钉扎。
本发明的实施例的硬盘驱动器的另一优点在于其包括本发明的包括CPP读传感器的磁头，所述CPP读传感器具有其中利用形状各向异性来增强被钉扎磁层的磁化的稳定性的被钉扎磁层。
本发明的实施例的硬盘驱动器的又一优点在于，其包括的磁头包括CPP读传感器，CPP读传感器具有被钉扎磁层，其中利用其上形成被钉扎磁层的表面的以掠射角进行的离子研磨增强被钉扎磁层的磁化的稳定性。
对于本领域技术人员而言，在阅读了下文参考附图的详细说明后，本发明的实施例的这些和其他特征和优点无疑将变得显而易见。
附图说明
附图并非是根据实际器件按比例绘制的，提供附图的目的仅在于对文中描述的本发明进行举例说明。
图1是示出了具有本发明的实施例的磁头的本发明的实施例的硬盘驱动器的顶视平面图；
图2是沿图3和图4的2-2线得到的现有技术磁头32的隧道势垒传感器部分30的侧视截面图；
图3是从磁头32的气垫面沿图2的3-3线得到的图2所示的隧道势垒传感器30的侧面正视图；
图4是示出了沿图3的4-4线得到的现有技术磁头32的隧道势垒传感器部分30的顶视平面图；
图5是从磁头的气垫面得到的本发明的实施例的磁头的隧道势垒传感器的侧面正视图；
图6是沿图5的6-6线得到的图5的隧道势垒传感器的侧视截面图；
图7是沿图5的7-7线得到的图5的磁头的隧道势垒传感器部分的顶视平面图；
图8是从磁头的气垫面得到的本发明的实施例的另一磁头的隧道势垒传感器的正视图；
图9是示出了沿图8的9-9线得到的图8的磁头的隧道势垒传感器部分的顶视平面图；
图10是沿图8的10-10线得到的图8的隧道势垒传感器的侧视截面图；
图11是示出了本发明的另一磁头实施例的隧道势垒传感器部分的顶视平面图；以及
图12是沿图11的12-12线得到的图11的隧道势垒传感器的侧视截面图。
具体实施方式
图1是示出了包括本发明的磁头的本发明的硬盘驱动器10的重要部件的顶视平面图。硬盘驱动器10包括以可旋转的方式安装在电动主轴14上的磁硬盘12。通过枢轴将致动器臂16安装在硬盘驱动器10内，其中，在致动器臂16的远端22上设置滑块装置20，滑块装置20具有本发明的实施例的磁头100。典型的硬盘驱动器10可以包括多个以可旋转的方式安装在主轴14上的磁盘12以及具有多个滑块20的多个致动器臂16，多个滑块20安装在多个致动器臂16的远端22上。本领域技术人员已知，在硬盘驱动器工作时，硬盘12在主轴14上旋转，滑块受到气浮作用，其适于在旋转盘的表面上飞行。滑块包括衬底支座，在衬底支座上制造形成磁头100的各个层和结构。在晶片衬底上大量制作这样的带有其磁头的滑块，然后将其分割成分立的器件。
典型的磁头既包括读头部分，又包括写头部分。利用读头部分读出已经写在硬盘12上的数据，利用写头部分向盘12写入数据。读头传感器一般具有两种类型，即电流处于平面内(CIP)和电流垂直于平面(CPP)这两种类型，这是本领域技术人员公知的。本发明针对磁头的读头部分，具体涉及包括CPP传感器的读头，CPP传感器包括具有隧道势垒层结构的TMR传感器和具有导电层结构的GMR传感器，这是本领域技术人员公知的，在下文中将借助图2、图3和图4对其予以说明。
图2是沿图3和图4的2-2线得到的现有技术磁头32的TMR传感器部分30的侧视截面图，图3是从磁头32的气垫面沿图2的3-3线得到的图2所示的TMR传感器30的侧面正视图，图4是示出了沿图3的4-4线得到的现有技术磁头32的TMR传感器部分30的顶视平面图。如文中所述，本发明的实施例适于与CPP TMR传感器和CPP GMR传感器结合使用，但是为了便于理解，文中的说明将集中在TMR传感器实施例上，本领域技术人员在阅读了下述说明之后将理解本发明在GMR传感器上的应用。从图2和图3显然可以看出，TMR传感器30包括多个薄膜层。这些层包括在设置于晶片衬底38上的电绝缘层36上制作的第一磁屏蔽层34。尽管现有技术中已知很多种不同的分层传感器结构，但是典型的传感器层结构包括在第一磁屏蔽层34上或上方制作的可由Pt-Mn或Ir-Mn合金构成的反铁磁层42。在反铁磁层42上或上方形成被钉扎磁层46，其可以由例如Co-Fe合金的磁性材料构成。被钉扎磁层的磁化方向(参考箭头48)大致垂直于磁头的气垫面(ABS)。
此后，在被钉扎磁层46上或上方形成隧道势垒层50，其中，隧道势垒层50可以由例如MgOx、TiOx和AlOx的电绝缘材料构成，其中下标x表示所述氧化物未必是理想配比的(stoichiometric)。在CPP GMR传感器结构中，层50将由例如铜的导电材料构成。之后，在层50上或上方形成自由磁层54，其中，自由磁层54可以由例如Co-Fe合金或Ni-Fe合金的磁性材料构成。或者，自由磁层可以由例如CoFe/Ru/CoFe的材料的反平行耦合的层结构构成，这是本领域技术人员公知的。自由磁层的磁化方向(参考箭头56)标称上(nominally)处于自由磁层的平面内，但是其响应于盘12的磁数据位的磁场自由旋转。此后，典型地在自由磁层54上或上方形成帽盖层62，典型的帽盖层可以由例如铑、钌、钽或其组合的材料构成。之后，在多个步骤中对层42-62施加掩模并对其进行离子研磨，以创建具有后壁66和侧壁70的中央传感器叠置体64，这可借助图3和图4能够得到最佳理解。之后，淀积例如氧化铝的充填材料68。从图4的顶视平面图可见，传感器30的侧壁70之间的距离W定义了传感器的读取宽度。
接下来，在用于形成后壁66和侧壁70的离子研磨步骤之后，利用例如原子层淀积(ALD)的工艺在所述器件上，尤其是在侧壁70上淀积电绝缘薄层74。此后，在邻接侧壁70的绝缘层74上制作通常由例如Co-Pt合金的材料构成的磁硬偏置元件76。硬偏置元件76的后缘80延伸明显超过传感器叠置体的后壁66。由于硬偏置元件的磁化使自由磁层保持稳定，所以希望硬偏置元件的磁化方向(参考箭头82)与自由磁层的磁化56的方向相同。之后，在帽盖层62和硬偏置元件76上制作第二磁屏蔽件86。在头32的制作过程中，在读头结构的制作之后，并且在接下来的形成写头结构(未示出)的后续制作步骤之后，形成气垫面(ABS)94。将ABS 94和传感器叠置体的后壁66之间的距离称为传感器的条高(SH：stripe height)。
包括隧道势垒传感器30的磁头通过使传感器电流从第一磁屏蔽件34经过传感器层42-62进入第二磁屏蔽件86而工作，这样电流垂直于层42-62的表面(CPP)传送。电绝缘层74用于引导传感器电流穿过传感器层。例如图2-4所示的隧道势垒传感器通过检测写到硬盘12上的磁数据位而工作，所述检测是通过使传感器暴露于数据位的磁场时而产生的传感器内的电阻的变化实现的。具体而言，通过数据位的磁场改变自由层磁化的方向56，而自由层的磁化方向相对于被钉扎磁层的磁化方向48的变化引起了传感器的电阻的变化。于是，这一电阻的变化影响了流过传感器的电流，检测传感器电流的变化，并将其解释为数据信号。来自被钉扎磁层的磁场48必须稳定，从而相对于自由磁层的从其标称方向(图2-4所示)的变化方向56而言起着常量作用。隧道势垒传感器的工作特性是本领域技术人员公知的，对其的更为详细的说明对于充分描述本发明的特征而言没有必要。
以越来越高的数据存储面密度制造改进的硬盘驱动器，这要求硬盘上更窄、更为紧密间隔的数据道，以及数据道中更高的每英寸位数(BPI)。因此，必须降低读传感器的尺寸，但是随着读传感器的尺寸的降低，被AFM层钉扎的磁层的稳定性将成为问题。此外，在降低磁头尺寸的情况下，AFM层的磁化的稳定性也将成为问题。具体而言，如图4所示，在被钉扎磁层46的尺寸减小的情况下，磁化方向48能够响应于外部磁场或者磁头可能遇到的其他事件而发生旋转。在被钉扎磁层的磁化方向受到改变时，CPP传感器的性能将显著降低。如下文所述，本发明提供了被钉扎磁层46和AFM层42的磁特性的改进的稳定，由此提供了对传感器的提高的稳定性。
在图5、图6和图7中示出了包括改进的CPP传感器110的本发明的实施例的改进的磁头100，其中，图5是从磁头100的气垫面获得的正视图，图6是沿图5的6-6线得到的截面图，图7是沿图5的7-7线得到的平面图。通过阅读下述说明将理解，本发明的磁头实施例100和现有技术磁头32之间的显著差异在于被钉扎磁层和AFM层的形状。因此，本发明的实施例的磁头100包括很多基本与现有技术磁头32中类似的特征和结构，为了便于理解，采用相同的附图标记表示这样的类似结构。
从图5-7可以看出，CPP传感器110包括多个薄膜层。这些层包括在设置于晶片衬底38上或上方的电绝缘层36上或上方制作的第一磁屏蔽层34。在第一磁屏蔽层34上或上方制作可以由Pt-Mn或Ir-Mn合金构成的反铁磁层120。在反铁磁层120上或上方制作被钉扎磁层124，被钉扎磁层124可以由例如Co-Fe合金的磁性材料构成；在备选实施例中，被钉扎磁层124可以由例如Co-Fe、Ru、Fo-Fe的多层结构(未示出)构成，这是本领域公知的。被钉扎磁层的磁化方向(参考箭头128)基本垂直于磁头的气垫面(ABS)94。然后，在被钉扎磁层124上或上方形成隧道势垒层50，其中，隧道势垒层50可以由例如MgOx、TiOx和AlOx的电绝缘材料构成，其中下标x表示所述氧化物未必是理想配比(stoichiometric)的。在CPP GMR传感器结构中，层50将由例如铜的导电材料构成。之后，在层50上或上方形成自由磁层54，其中，自由磁层54可以由例如Co-Fe合金或Ni-Fe合金的磁性材料构成。或者，自由磁层可以由例如CoFe/Ru/CoFe的材料的反平行耦合层结构构成，这是本领域技术人员公知的。自由磁层的磁化方向(参考箭头56)标称上处于自由磁层的平面内，但是其响应于盘12的磁数据位的磁场自由旋转。此后，典型地在自由磁层54上或上方形成帽盖层62，典型的帽盖层可以由例如铑、钌、钽或其组合的材料构成。
之后，在多个步骤中对层120、124、50、54、62施加掩模并对其进行离子研磨，以建立具有后壁66和132以及侧壁70的中央传感器叠置体130，本发明的实施例尤其涉及这些离子研磨步骤，在下文中将对其予以说明。具体而言，从图6可以看出，中央传感器叠置体64形成有帽盖层62、自由磁层54和隧道势垒层50的后壁66。此外，还建立了被钉扎磁层124和AFM层120的后壁132。传感器110的侧壁70之间的距离定义了传感器的读取宽度W。在下文中提供了对AFM层120和被钉扎磁层124的制作的详细说明。
接下来，采用例如原子层淀积(ALD)的工艺在所述器件上，尤其是在侧壁70上淀积电绝缘薄层74。此后，在邻接侧壁70的绝缘层74上或上方制作通常由例如Co-Pt合金的材料构成的磁硬偏置元件76。接下来，在帽盖层62和硬偏置元件76上或上方制作第二磁屏蔽件86。在读头结构的制作之后，并且在接下来的形成写头结构(未示出)的制作步骤之后，生成气垫面(ABS)94。ABS 94和后壁66之间的距离是传感器的条高(SH)，ABS 94和后壁132之间的距离是被钉扎层124和AFM层120的高度(H)。
通过比较图6中对本发明的实施例的图示和图2中对现有技术磁头的图示能够充分理解本发明的这一实施例的显著特征。从图6可以看出，被钉扎磁层124和AFM层120的高度H较现有技术磁头30的被钉扎磁层46和AFM层42的高度(传感器32的条高SH)得到了显著提高。
可以通过几种不同的方式完成改进的CPP传感器110的制作，这一点本领域技术人员能够理解。一种这样的方法是，通过其中在晶片表面上淀积被钉扎磁层124的制作阶段，采用与现有技术中已知的制作步骤相同的制作步骤制作CPP传感器110。此后，在新的处理步骤中，制作被钉扎磁层研磨掩模(未示出)，使之覆盖被钉扎磁层124的预期部分，以建立后壁132。此后，在离子研磨步骤中，去除被钉扎磁层124和AFM层120的不需要的延伸部分，以制作后壁132。此后，淀积绝缘充填材料136，并去除被钉扎磁层研磨掩模。之后，淀积隧道势垒层50、自由磁层54和帽盖层62，之后制作如上文所述的现有技术中已知的条高研磨掩模，并采用其研磨帽盖层、自由磁层和隧道势垒层的未受掩模覆盖的部分，直至被钉扎磁层124。之后，淀积填充材料140，并去除条高研磨掩模。此后，如本领域公知的，制作读取宽度研磨掩模(未示出)，并采用其制作传感器110的侧壁70，这一点在图5中给出了图示。
或者，CPP传感器层、AFM层120、被钉扎磁层124、隧道势垒层50、自由磁层54和帽盖层62可以初始地全膜淀积在晶片表面上。此后，可以制作被钉扎磁层研磨掩模(未示出)，继之以对所有层的直至第一磁屏蔽件34的研磨。通过这样做，建立了后壁132，由此确立了AFM层120和被钉扎磁层124的高度H。此后，淀积充填材料136，随后去除被钉扎磁层研磨掩模。现在可以在所述器件上制作条高研磨掩模，并继之以对帽盖层62、自由磁层54和隧道势垒层50的离子研磨，从而产生后壁66，并因此产生传感器110的条高SH。之后，施加充填材料140，并去除条高研磨掩模。之后，如上文所述并且本领域公知的，利用读取宽度研磨掩模建立传感器的侧壁70，并继之以用于生成绝缘层74、硬偏置元件76和第二磁屏蔽件86的制作步骤。
被钉扎磁层的磁化的稳定性对于磁头性能的控制具有重要性。本发明的磁头的这一实施例100利用了被钉扎磁层124和AFM层120的形状增强钉扎各向异性，以提高被钉扎磁层的磁化的稳定性。
在使被钉扎磁层的磁化稳定时，被钉扎磁层的磁化场与退磁场相反。例如，在被钉扎磁层的高度H从例如40nm的初始值增大到例如400nm的较大值时，退磁场从例如大约650Oe的值下降至例如大约6.5Oe的较低值。通过退磁场的这一降低得到了明显更为稳定的被钉扎磁层的磁化场。因而本发明的这一实施例通过改变被钉扎磁层和AFM层的形状各向异性而有助于被钉扎磁层的磁化稳定，从而使被钉扎磁层的磁化可能克服任何大的干扰磁场而保持稳定。
在本发明的一个实施例中，被钉扎磁层可以具有处于大约1nm到大约6nm的范围内的厚度t，被钉扎磁层的厚度/高度比(t/H)优选处于大约1/10到大约1/500的范围内，优选处于大约1/100到大约1/400的范围内。高度H大致处于大约30nm到大约3000nm的范围内。在这些范围内制作的被钉扎磁层由于形状各向异性提供了被钉扎磁层磁化的增强的稳定性而基本具有提高的磁稳定性。随着磁头的尺寸降低以用于具有提高的数据存储面密度的硬盘驱动器中，被钉扎磁层的磁化的提高的稳定性使得本发明的磁头具有改善的性能特性。
一种进一步提高被钉扎磁层的磁化的稳定性的方法涉及以掠射角对其上淀积了被钉扎磁层的表面进行离子研磨。具体而言，本发明的磁头200包括图8、图9和图10所示的CPP传感器210，其中，图8是从磁头200的气垫面得到的正视图，图9是沿图8的9-9线得到的平面图，图10是沿图8的10-10线得到的侧视截面图。磁头200包括很多基本与现有技术磁头32中类似的特征和结构，为了便于理解，采用相同的附图标记表示这样的类似的结构。这些层包括在设置于晶片衬底38上或上方的电绝缘层36上或上方制作的第一磁屏蔽层34。尽管现有技术中已知很多种不同的分层传感器结构，但是典型的传感器层结构包括在第一磁屏蔽层34上制作的由Pt-Mn或Ir-Mn合金构成的反铁磁(AFM)层220。如下文所述，对AFM层的顶表面224进行离子研磨。之后，在反铁磁层220的受到研磨的表面224上或上方制作被钉扎磁层240，被钉扎磁层240可以由例如Co-Fe合金的磁性材料构成。在备选实施例中，被钉扎磁层240可以由例如Co-Fe、Ru、Co-Fe的多层结构(未示出)构成，这是本领域公知的。被钉扎磁层的磁化方向(参考箭头242)大致垂直于磁头的气垫面(ABS)94。
此后，在被钉扎磁层240上或上方形成隧道势垒层50，其中，隧道势垒层50可以由例如MgOx、TiOx和AlOx的电绝缘材料构成，其中下标x表示所述氧化物不必是理想配比的。在CPP GMR传感器结构中，层50将由例如铜的导电材料构成。之后，在层50上或上方形成自由磁层54，其中，自由磁层54可以由例如Co-Fe合金或Ni-Fe合金的磁性材料构成。或者，自由磁层可以由例如CoFe/Ru/CoFe的材料的反平行耦合层结构构成，这是本领域技术人员公知的。自由磁层的磁化方向(参考箭头56)标称上处于自由磁层的平面内，但是其响应于盘12的磁数据位的磁场自由旋转。此后，典型地在自由磁层54上或上方形成帽盖层62，典型的帽盖层可以由例如铑、钌、钽或其组合的材料构成。之后，在多个步骤中对层220、240、50、54、62施加掩模，并对其进行离子研磨，以建立具有后壁66和侧壁70的中央传感器叠置体248。从图8的正视图可见，传感器30的侧壁70之间的距离定义了传感器的读取宽度W。
接下来，在用于形成后壁66和侧壁70的离子研磨步骤之后，利用例如原子层淀积(ALD)的工艺在所述器件，尤其是在侧壁70上淀积电绝缘薄层74。此后，在邻接侧壁70的绝缘层74上或上方制作通常由例如Co-Pt合金的材料构成的磁硬偏置元件76。之后，在帽盖层62和硬偏置元件76上或上方制作第二磁屏蔽件86。在头200的制作过程中，在读头结构的制作之后，并且在接下来的制作写头结构(未示出)的制作步骤之后，形成气垫面(ABS)94。ABS 94和传感器叠置体的后壁66之间的距离为传感器的条高(SH)。
改进的CPP传感器210具有磁化稳定性得到了提高的被钉扎磁层240。通过在受到离子研磨的表面224上形成被钉扎磁层240实现了这一提高的磁化稳定性，其中，在AFM层的表面上淀积被钉扎磁层240之前对所述表面执行离子研磨步骤。优选以相对于AFM层的表面224的法线45°到80°的掠射角执行离子研磨，从图8和图9中可以看出，通过离子研磨得到了经调节的表面224。沿与被钉扎磁层240的预期磁化方向(参考箭头242)相同的方向(参考箭头232)，即，垂直于磁头200的ABS表面94，执行离子研磨。在优选实施例中，离子研磨步骤利用了离子能量为30eV到200eV、优选小于100eV的来自例如氩气的气体的离子种类(ion species)，其中，沿被钉扎磁层的磁化的预期方向以掠射角执行离子研磨。对于厚度大约为1.5nm的被钉扎磁层而言，本发明已经确定通过这一离子研磨步骤实现了200到400Oe的磁化增强。
在本发明的实施例中结合上述用于提高被钉扎磁层的磁化的稳定性的技术，从而得到改进的磁头300，如图11的顶视平面图以及沿图11的12-12线得到的图12的侧视截面图所示。如图中所示，磁头300的CPP传感器310形成有高度为H的延长的AFM层320和被钉扎磁层324，这在上文中已经参考图5-7所示的磁头实施例100得到了详细说明。被钉扎磁层324的磁化方向334垂直于ABS 94。此外，根据上文所述的如图8和图9所示的磁头200的CPP传感器210，已经以相对于AFM层的表面328的法线的45°到80°的掠射角，沿与被钉扎磁层324的磁化的方向334相同的方向338对AFM层320的表面328进行离子研磨。在AFM层320的经处理的离子研磨表面328上制作延长的被钉扎磁层324。本发明的实施例的改进的CPP传感器310还包括被钉扎磁层的第三项改进，被钉扎磁层由例如CoFe的高正磁致伸缩材料构成，其中，利用了40at.％到50at.％的高Fe浓度。由于提高的形状各向异性、用于处理将要在其上形成被钉扎磁层的表面的定向表面研磨、和构成被钉扎磁层的高正磁致伸缩材料的综合作用的结果，改进的CPP传感器310将将具有增强的被钉扎磁层324的磁化稳定性。
尽管已经参考某些优选实施例对本发明进行了图示和文字描述，但是应当理解，本领域技术人员在研究本公开后无疑能够做出各种形式和细节上的修改。因此，旨在使权利要求覆盖所有这样的包括本发明的发明特征的实际精神和范围的变化和修改。

Claims (28)

1.一种磁头，包括：
包括被钉扎磁层和自由磁层的CPP读传感器，其中，所述传感器形成有气垫面；
其中，所述自由磁层的后壁界定所述气垫面和所述自由磁层的所述后壁之间的传感器条高SH；
其中，所述被钉扎磁层具有后壁，所述被钉扎磁层的后壁界定所述气垫面和所述被钉扎磁层的后壁之间的所述被钉扎磁层的高度H，其中，所述H大于所述SH；并且其中所述被钉扎磁层形成为具有厚度t，其中，比率t/H为1/10到1/500；并且
其中所述被钉扎磁层由设置在经离子研磨的被调节表面上的高正磁致伸缩材料构成。
2.根据权利要求1所述的磁头，其中，比率t/H处于1/100到1/400的范围内。
3.根据权利要求1所述的磁头，其中，t处于1nm到6nm的范围内。
4.根据权利要求1所述的磁头，其中，H处于30nm到3000nm的范围内。
5.根据权利要求1所述的磁头，其中，所述被钉扎磁层由至少一个CoFe层构成，其中，Fe成分处于40at.％到50at.％的范围内。
6.根据权利要求1所述的磁头，其中，所述传感器为GMR传感器。
7.根据权利要求1所述的磁头，其中，所述传感器为TMR传感器。
8.根据权利要求1所述的磁头，其中，所述传感器还包括被形成为具有高度H的AFM层。
9.根据权利要求8所述的磁头，其中，所述表面为所述AFM层的顶表面。
10.一种硬盘驱动器，包括：
可旋转硬盘；
被设置为用于从所述硬盘读取数据的磁头，所述磁头包括：
包括被钉扎磁层和自由磁层的CPP读传感器，其中所述传感器形成有气垫面；
其中，所述自由磁层的后壁界定所述气垫面和所述自由磁层的后壁之间的传感器条高SH；
其中，所述被钉扎磁层具有后壁，所述被钉扎磁层的后壁界定所述气垫面和所述被钉扎磁层的后壁之间的所述被钉扎磁层的高度H，其中，所述H大于所述SH；并且其中，所述被钉扎磁层形成为具有厚度t，其中比率t/H为1/10到1/500；并且
其中，所述被钉扎磁层由设置在经离子研磨的被调节表面上的高正磁致伸缩材料构成。
11.根据权利要求10所述的硬盘驱动器，其中，比率t/H处于1/100到1/400的范围内。
12.根据权利要求10所述的硬盘驱动器，其中，t处于1nm到6nm的范围内。
13.根据权利要求10所述的硬盘驱动器，其中，H处于30nm到3000nm的范围内。
14.根据权利要求10所述的硬盘驱动器，其中，所述被钉扎磁层由至少一个CoFe层构成，其中，Fe成分处于40at.％到50at.％的范围内。
15.根据权利要求10所述的硬盘驱动器，其中，所述传感器为GMR传感器。
16.根据权利要求10所述的硬盘驱动器，其中，所述传感器为TMR传感器。
17.根据权利要求10所述的硬盘驱动器，其中，所处传感器还包括形成为具有高度H的AFM层。
18.根据权利要求17所述的硬盘驱动器，其中，所述表面为所述AFM层的顶表面。
19.一种用于制造磁头的方法，包括：
在衬底上淀积具有上表面的层；
对所述上表面进行离子研磨，以建立被调节表面；
直接在所述上表面上制作所述被钉扎磁层；
将所述被钉扎磁层形成为具有处于第一方向的磁化方向；
其中，沿处于所述第一方向的方向以掠射角对所述上表面执行所述上表面的所述离子研磨；
其中，将所述被钉扎磁层形成为具有厚度t和高度H，其中，所述比率t/h从1/10到1/500，并且其中，所述被钉扎磁层由高正磁致伸缩材料构成。
20.根据权利要求19所述的用于制造磁头的方法，其中，所述第一方向垂直于所述磁头的气垫面。
21.根据权利要求19所述的用于制造磁头的方法，其中，比率t/H处于1/100到1/400的范围内。
22.根据权利要求19所述的用于制造磁头的方法，其中，t处于1nm到6nm的范围内。
23.根据权利要求19所述的用于制造磁头的方法，其中，H处于30nm到3000nm的范围内。
24.根据权利要求19所述的用于制造磁头的方法，其中，所述被钉扎磁层由至少一个CoFe层构成，其中，Fe成分处于40at.％到50at.％的范围内。
25.根据权利要求19所述的用于制造磁头的方法，其中，所述传感器为GMR传感器。
26.根据权利要求19所述的用于制造磁头的方法，其中，所述传感器为TMR传感器。
27.根据权利要求19所述的用于制造磁头的方法，其中，所处传感器还包括形成为具有高度H的AFM层。
28.根据权利要求27所述的用于制造磁头的方法，其中，所述上表面是所述AFM层的顶表面。
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